机器人等级考试搭建-机械尺蠖

第6章机械尺蠖观察春天的树上，可以看到各种各样的毛毛虫。有的毛毛虫有很多条腿，爬行时就是两边的腿依次前行;而有的毛毛虫却只有身体的前后有脚，身体中间是没有脚的。尺蟆就是这种前后有脚的毛毛虫。它是一种无脊椎动物，只能朝一个方向行走，不能后退，想要去另一个方向只能转头。这种毛毛虫行动时一屈一伸像个拱桥，可是无论收与放都只朝着一个方向。在机械上，也有一种装置可以实现这种毛毛虫只朝着一个方向的运动，这种装置叫做棘轮机构。制作下面我们就先来制作一个机械的尺蟆。.尺蟆行走的时候，身体像一个拱桥，所以尺蟆的身体框架我们需要制作前半身和后半身两部分。具体制作中要考虑马达的安装位置和棘爪的位置。.安装马达，马达安装在尺蟆的某半身的中间位置。.制作棘轮装置。棘轮机构主要由棘轮和棘爪组成，棘爪的作用是使棘轮只能向一个方向转动，当棘轮想要反转时，棘爪会插入棘轮齿槽中，防止棘轮反转。棘爪安装在身体框架上，前半身和后半身分别安装。棘爪的位置需要注意:一方面要不妨碍棘轮正转，一方面要在棘轮反转时可以插入棘轮齿槽中。棘轮使用红色齿轮，红色齿轮齿槽较大，更容易实现棘轮机构的作用。.制作曲柄装置，连接身体框架的前半部分和后半部分。机械尺蟆是通过曲柄滑块机构将马达的运动传递出去的。在曲柄滑块机构中，曲柄和连杆之间有相对运动，所以在安装时不能使其固定到最紧，这种两个零件有相对运动的结构需要使用摩擦力小的零件，使得两个零件可以活动。.最后安装控制马达转动，通过传动装置让尺蟆移动，这个过程中我们调整马达的转动方向，然后观察尺蟆的运动方向是否发生了变化。3倍

9倍12倍棘轮机构棘轮机构用来将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。典型的棘轮机构由四部分组成，分别为棘轮，主动棘爪，止回棘爪，主动摆杆，如图所示。主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与主动棘爪用转动副相联。当主动件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。当主动件逆时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生逆时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以这时棘轮静止不动。因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮便作单向的间歇运动。

林轮图6.1棘轮机构林轮棘轮机构在生活和工业机械中都有很多应用。比如爸爸的腰带，用到的就是棘轮机构，通过拉动腰带，可以使棘爪在棘轮上划过，让腰带变紧；而想要松开腰带需要扳开棘爪，使其离开棘轮，让棘轮可以反向运动，才能解开腰带。除此之外，还有千斤顶，自行车等都运用棘轮机构将双向运动变为单向运动。特殊的棘轮机构棘轮机构可以按照不同的形式划分，按结构形式可以分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构；按棘轮棘爪的啮合方式可以分为外啮合轮机构和内啮合棘轮机构；按从动件运动形式分为单动式棘轮机构和双动式棘轮机构。每一种类型的棘轮机构都有不同的特点，下面我们依次讲解。齿式棘轮机构:如图6.2所示，棘轮带有轮齿，棘爪可以插入棘轮的齿槽中。这种棘轮机构的优点是结构简单，制造方便，动与的时间比可通过选择合适的驱动机构实现；缺点是动程只能作有级调节，噪音、冲击和磨损较大，故不适用于高速场合。摩擦式棘轮机构：如图6.3所示，用偏心扇形楔块代替齿式棘轮机构中的棘爪，以无齿摩擦代替棘轮。这种棘轮机构中，棘轮没有轮齿，棘爪控制棘轮反转靠摩擦力。摩擦式棘轮机构的优点是传动平稳、无噪音，动程可无级调节；缺点是靠摩擦力传动，会出现打滑现象，虽然可起到安全保护作用，但是传动精度不高，只适用于低速轻载的场合。

外啮合棘轮机构:如图6.4所示，这种棘轮机构中，棘轮和棘爪啮合在外侧，它的特点是加工、安装和维修方便，应用较广。图6.4内啮合棘轮机构:如图6.5所示，棘轮的轮齿在棘轮的内侧，棘爪与之啮合在整个结构的内侧。这种棘轮机构的特点是结构紧凑，外形尺寸小。图6.5单动式棘轮机构:当主动件按某一个方向摆动时，才能推动棘轮转动。双动式棘轮机构:在主动摇杆向两个方向往复摆动的过程中，分别带动两个棘爪，两次推动棘轮转动。双动式棘轮机构常用于载荷大，棘轮尺寸受限，齿数较少，而主动摆杆的摆角小于棘轮齿距的场合。双向式棘轮机构：以上介绍的棘轮机构，都只能按一个方向作单向间歇运动，都属于单向式棘轮机构。棘轮机构中还有一类双向式棘轮机构，可通过改变棘爪的摆动方向，实现棘轮两个方向的转动，如图6.6所示。双向式棘轮机构在制作时必须要采用对称齿形，才能实现双向运动。

图10.11曲柄滑块机构在毛毛虫的制作中，传动装置中有一部分是利用曲柄滑块机构传动的。毛毛虫中曲柄滑块机构如图6.7所示，它的作用是将电机的圆周运动转化为直线运动。图6.7曲柄滑块机构是用曲柄和滑块来实现圆周运动和直线移动相互转换的平面连杆机构。曲柄滑块机构的示意图如6.8所示，当曲柄为主动件，滑块作为输出件时，曲柄滑块机构的作用是将匀